建筑概念設(shè)計之抗震設(shè)計內(nèi)容

1、建筑抗震概念設(shè)計徐 軍博士、教授級高工 二O一五年四月十八日講授內(nèi)容 一、建筑抗震設(shè)防目標(biāo)； 二、抗震概念設(shè)計主要內(nèi)容： 三、地震震害分析與啟示。 二 抗震概念設(shè)計主要內(nèi)容（一）工程結(jié)構(gòu)的場地選擇（二）建筑物的平立面布置（三）結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置（四）設(shè)置多道抗震防線（五）保證結(jié)構(gòu)的整體性等（五）抗震結(jié)構(gòu)整體計算1軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求。2周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。3剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性。4剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。5位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以

2、免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。6剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆。1、軸壓比 結(jié)構(gòu)體系中，柱及剪力墻都是最主要的承重構(gòu)件，為了使結(jié)構(gòu)具有較好的抗側(cè)力性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該保證柱及剪力墻有足夠的承載力和必要的延性。 控制柱及剪力墻構(gòu)件的軸壓比就是保證其有足夠延性的關(guān)鍵性指標(biāo)。柱軸壓比規(guī)范條文 柱軸壓比是影響柱子豎向構(gòu)件破壞形態(tài)和延性的主要因素之一。試驗表明，柱的位移延性隨軸壓比增大而急劇下降。尤其在高軸壓比條件下，箍筋對柱的變形能力的影響越來越不明顯。隨軸壓比的大小，柱將呈兩種破壞形態(tài)，即混凝土壓碎而受拉鋼筋并未屈服的小偏心受壓破壞，和受拉鋼筋首先屈服具有較好延性的大偏心

3、受壓破壞?？蚣苤目箓?cè)力設(shè)計一般應(yīng)控制在大偏心受壓破壞范圍。 所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計時我們應(yīng)該控制柱的軸壓比?？拐鹨?guī)范第637條，建造于類場地且較高的高層建筑，柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減??；高規(guī)第642條；混凝土規(guī)范第11 416條。柱軸壓比估算柱截面1)、估算公式：Ac=Nc/(u*fc) 其中：a-軸壓比（一級0.65、二級0.75、三級0.85，短柱減0.05） fc-砼軸心抗壓強度設(shè)計值 Nc-估算柱軸力設(shè)計值 2)、柱軸力設(shè)計值：Nc=1.25CN 其中：N-豎向荷載作用下柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值（已包含活載） -水平力作用對柱軸力的放大系數(shù) 七度抗震：=1.05、八度抗震：=1.10 C-中柱C1、邊柱C1

4、.1、角柱C1.2 估算柱截面3）、豎向荷載作用下柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值：N=nAq 其中：n-柱承受樓層數(shù) A-柱子從屬面積 q-豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值（已包含活載） 框架結(jié)構(gòu)：1012（輕質(zhì)磚）、1214（機制磚） 框剪結(jié)構(gòu)：1214（輕質(zhì)磚）、1416（機制磚） 筒體、剪力墻結(jié)構(gòu)：1518 單位：KN/(M*M) 4）、適用范圍 軸壓比控制小偏心受壓或軸心受壓柱的破壞，因此適用于高層建筑中的底部樓層柱截面的估算。普通鋼筋混凝土柱鋼筋混凝土柱的設(shè)計,一般首先根據(jù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定確定柱子的軸壓比，由此初選柱子截面尺寸，再進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件內(nèi)力組合和配筋計算、構(gòu)造設(shè)計等。對多層及小高層建筑的底層柱，應(yīng)首選普通鋼

5、筋混凝土柱,由于柱子軸向力不是很大，多數(shù)情況下柱子既可滿足規(guī)范規(guī)定的軸壓比限值,截面尺寸又不致很大。很多層數(shù)為2030層的高層建筑,采用C50C60級混凝土,也能很好地滿足設(shè)計要求。普通鋼筋混凝土柱是目前高層建筑中使用最多的柱子類型。由于大家都比較熟悉，這里不再贅述。高強鋼筋混凝土柱由柱軸壓比計算公式可知,當(dāng)N(軸壓力)、(軸壓比)一定時,要減小A(截面尺寸),可加大fc(混凝土強度等級),即采用高強鋼筋混凝土柱。其設(shè)計方法和普通鋼筋混凝土柱完全一致。據(jù)分析采用C60C80高強度混凝土可以減小柱截面面積約30%左右(與C40相比)，目前不少高層建筑底部柱多采用C60混凝土，效果較好。但高強混凝

6、土延性差，容易造成柱子的脆性破壞，混凝土強度越高,其延性越差,須配置較多的箍筋約束混凝土,方可使其具有較好的延性和抗震性能。高規(guī)表6.4.2注2規(guī)定: 當(dāng)混凝土強度等級為C65C70時，軸壓比限值應(yīng)比表中數(shù)值減小0.05，當(dāng)混凝土強度等級為C75C80時，軸壓比限值應(yīng)比表中數(shù)值減小0.10。這就不同程度地降低了采用高強混凝土減小柱截面尺寸的效果。同時,在長期荷載下柱子的徐變也較大，故建議少用或不用。目前國內(nèi)采用C65以上高強混凝土柱的高層建筑尚很少見。配有螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱混凝土處于三向受壓狀態(tài)，不僅可提高其強度，還可提高其延性。配有螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱正是利用了混凝土的這個性質(zhì)?，F(xiàn)行規(guī)

7、范雖未給出柱的承載力計算方法和設(shè)計方法,但對其延性的提高有規(guī)定(高規(guī)表6.4.2注4):當(dāng)沿柱全高采用井字復(fù)合箍且箍筋肢距不大于200mm，間距不大于100mm，直徑不小于12mm，軸壓比限值可增加0.10；當(dāng)沿柱全高采用復(fù)合螺旋箍筋，箍筋肢距不大于200mm，螺距不大于100mm，直徑不小于12mm，或沿柱全高采用連續(xù)復(fù)合螺旋箍筋，箍筋肢距不大于200mm，螺距不大于80mm，直徑不小于10mm，軸壓比限值可增加0.10。顯然，按增大后的軸壓比也可以減小柱子截面尺寸。但須注意：1). 柱長細(xì)比L0/h應(yīng)2 ; 短柱：1.52; 極短柱：1.5 判別長短柱，主要的原因： 試驗表明：長柱一般發(fā)生

8、彎曲破壞； 短柱多數(shù)發(fā)生剪切破壞； 極短柱發(fā)生剪切斜拉破壞，這種破壞屬于脆性破壞。 抗震設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)柱，柱端剪力一般較大，從而剪跨比較小，易形成短柱或極短柱，產(chǎn)生斜裂縫導(dǎo)致剪切破壞。 柱的剪切受拉和剪切斜拉破壞屬于脆性破壞，在設(shè)計中應(yīng)特別注意避免發(fā)生這類破壞。通常要注意比如說：剪跨比不大于2的一級框架柱，為每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%；短柱的箍筋要全高加密；短柱的軸壓比取值要注意降低0.05等。柱剪壓比 定義：截面上平均剪應(yīng)力與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值，用于說明截面上承受名義剪應(yīng)力的大小。 控制剪壓比的原因： 剪壓比主要是控制名義剪力。梁柱截面上的名義剪應(yīng)力V/BH0 與混凝土軸

9、心抗壓強度設(shè)計值的比值：梁塑性鉸區(qū)的截面剪壓比對梁的延性、耗能能力及保持梁的強度、剛度有明顯的影響， 當(dāng)剪壓比大于 0.15 的時候，梁的強度和剛度有明顯的退化現(xiàn)象，此時再增加箍筋用量，也不能發(fā)揮作用，因此對梁柱的截面尺寸有所要求。 在這種情況下，必須控制截面上的名義剪力，先阻止它發(fā)生剪壓破壞，再然后配鋼筋，阻止它剪拉破壞。所以你看剪切計算公式都有兩個，里面一個是只和混凝土有關(guān)的，一個是和混凝土與鋼筋同時有關(guān)的，就是一個在阻止剪壓破壞，一個在阻止剪拉破壞。 因此這里的三個比都是為了控制不出現(xiàn)脆性破壞。只有保證各個重要構(gòu)件不出現(xiàn)脆性破壞，才能保證整個結(jié)構(gòu)體系不出現(xiàn)脆性破壞。剪力墻軸壓比試驗表明，

10、抗震墻在周期反復(fù)荷載作用下的塑性變形能力，與截面縱向鋼筋的配筋、端部邊緣構(gòu)件范圍、端部邊緣構(gòu)件內(nèi)縱向鋼筋及箍筋的配置，以及截面形狀、截面軸壓比等因素有關(guān)，而墻肢的軸壓比是更重要的影響因素。當(dāng)軸壓比較小時，即使在墻端部不設(shè)約束邊緣構(gòu)件，抗震墻也具有較好的延性和耗能能力：而當(dāng)軸壓比超過一定值時，不設(shè)約束邊緣構(gòu)件的抗震墻，其延性和耗能能力降低。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計時我們應(yīng)該控制剪力墻的軸壓比。規(guī)范條文抗震規(guī)范第645條、高規(guī)第7214條和混凝土規(guī)范第11713條，規(guī)定了剪力墻軸壓比的限值。如高規(guī)第72。14條抗震設(shè)計時，一、二級抗震等級的剪力墻底部加強部位，其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過表4的

11、限值。高規(guī)第725條規(guī)定：矩形截面獨立墻肢的截面高度hw不宜小于截面厚度bw的5倍；當(dāng)h、Vbw小于5時，其在重力荷載代表值作用下的軸壓力設(shè)計值的軸壓比，一、二級時不宜大于高規(guī)表7214的限值減01，三級是不宜大于0.6剪力墻軸壓比2、周期比 周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不至于出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。也就是說，周期比不是要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理。 JGJ 3-2010第345條對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比的要求給出規(guī)定。 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A

12、級高度高層建筑不應(yīng)大于09，B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于085。 周期比不滿足時的調(diào)整方法： 1）程序調(diào)整：SATWE程序不能實現(xiàn)。 2）人工調(diào)整：只能通過人工調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度；總的調(diào)整原則是加強結(jié)構(gòu)外圍墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)中間墻、柱的剛度。 周期比調(diào)整方法 第一或第二振型為扭轉(zhuǎn)時的調(diào)整方法： 1）SATWE程序中的振型是以其周期的長短排序的。 2）結(jié)構(gòu)的第一、第二振型宜為平動，扭轉(zhuǎn)周期宜出現(xiàn)在第三振型及以后。見抗規(guī)第3.5.3條3款及條文說明“結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)宜相近”。 3）當(dāng)?shù)谝徽裥蜑榕まD(zhuǎn)時，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)

13、剛度相對于其兩個主軸（第二振型轉(zhuǎn)角方向和第三振型轉(zhuǎn)角方向，一般都靠近X軸和Y軸）方向的側(cè)移剛度過小，此時宜沿兩主軸適當(dāng)加強結(jié)構(gòu)外圍的剛度，并適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剛度。 4）當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時，說明結(jié)構(gòu)沿兩個主軸方向的側(cè)移剛度相差較大，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對其中一主軸（第一振型轉(zhuǎn)角方向）的側(cè)移剛度是合理的；但相對于另一主軸（第三振型轉(zhuǎn)角方向）的側(cè)移剛度則過小，此時宜適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿“第三振型轉(zhuǎn)角方向”的剛度，并適當(dāng)加強結(jié)構(gòu)外圍（主要是沿第一振型轉(zhuǎn)角方向）的剛度。 5）在進(jìn)行上述調(diào)整的同時，應(yīng)注意使周期比滿足規(guī)范的要求。 6）當(dāng)?shù)谝徽裥蜑榕まD(zhuǎn)時，周期比肯定不滿足規(guī)范的要求；當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時，周期比較

14、難滿足規(guī)范的要求。 算例1 周期比調(diào)整工程概況： 某工程為一幢高層住宅建筑，純剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外形呈對稱Y形。一層地下室，地上共23層，層高2.8m。工程按8度抗震烈度設(shè)防，地震基本加速度為0.2g,建筑抗震等級為二級，計算中考慮偶然偏心的影響。其結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示。 構(gòu)平面圖如圖1所示。 算例1初步設(shè)計這個工程的主要特點是：（1）每一個樓層沿Y向?qū)ΨQ。（2）結(jié)構(gòu)的角部布置了一定數(shù)量的角窗 。（3）結(jié)構(gòu)平面沿Y向凹進(jìn)的尺寸10.2m， Y向投影方向總尺寸為22.3m。開口率達(dá)45%，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%，屬于平面布置不規(guī)則結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)抗震性能不利。本工程在初步設(shè)計時，結(jié)構(gòu)外墻取25

15、0厚，內(nèi)墻取200厚。經(jīng)試算結(jié)果：結(jié)構(gòu)周期：T1=1.4995s，平動系數(shù)：0.21(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.79T2=1.0954s，平動系數(shù)：0.79(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.21T3=1.0768s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.00周期比：T1/T2=1.37，T1/T3=1.39最大層間位移比：1.54最大值層間位移角: 1/1163通過對上述計算結(jié)果的分析可以看出，該結(jié)構(gòu)不僅周期比大于規(guī)范規(guī)定的0.9限值，而且在偶然偏心作用下的最大層間位移比也超過1.5的最高限值 經(jīng)過分析我們得知，之所以產(chǎn)生這樣的結(jié)果，主要是由于結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力太差引起的。算例1 拉梁與連接板為了有效地提高結(jié)構(gòu)

16、的抗扭轉(zhuǎn)能力，經(jīng)與建筑協(xié)商，在該結(jié)構(gòu)的深開口處每隔3層布置兩道高1m的拉梁，拉梁間布置200mm厚的連接板算例1 第一步調(diào)整經(jīng)過上述調(diào)整后，計算結(jié)果如下：T1=1.3383s，平動系數(shù)：0.22(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.78T2=1.0775s，平動系數(shù)：0.78(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.22T3=1.0488s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.00周期比：T1/T2=1.24，T1/T3=1.28最大層間位移比：1.48最大值層間位移角: 1/1250.從上述結(jié)果中可以看出，由于設(shè)置了拉梁和連接板，使結(jié)構(gòu)的整體性有所提高，抗扭轉(zhuǎn)能力得到了一定的改善。結(jié)構(gòu)的周期比和位移比均有所降低，但仍不滿足

17、要求。經(jīng)過分析得知，一方面，必須進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力以控制周期比；另一方面，結(jié)構(gòu)的最大位移值出現(xiàn)在角窗部位，因此，控制最大位移值就成為改善位移比的關(guān)鍵。算例1 第二步調(diào)整 為此，對本工程采取如下措施：（1）盡量加大將周邊砼構(gòu)件的剛度。具體做法是將結(jié)構(gòu)外圍剪力墻厚增加到300以提高抗扭轉(zhuǎn)能力。（2）將角窗處的折梁按反梁設(shè)計，其斷面尺寸由原來的200*310改為350*1000，從而控制其最大位移。（3）將外墻洞口高度由2490mm降為2000mm，以增大周邊構(gòu)件連梁的剛度。（4）加大結(jié)構(gòu)內(nèi)部剪力墻洞口的寬度和高度，以降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剛度。經(jīng)過上述調(diào)整后，計算結(jié)果如下：T1=1.0250s，平

18、動系數(shù)：1.00(X)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.00T2=0.9963s，平動系數(shù)：1.00(Y)，扭轉(zhuǎn)系數(shù)：0.00T3=0.8820s，平動系數(shù)：0.00， 扭轉(zhuǎn)系數(shù)：1.00周期比：T3/T1=0.86； T3/T2=0.88最大層間位移比：1.29最大值層間位移角: 1/1566算例1 計算結(jié)果該工程最大最大層間位移比為1.29，根據(jù)復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計建議的表7.2.31(如下表所示)可知，本工程在小震下最大水平層間位移角限值為1/1240，滿足要求。扭轉(zhuǎn)變形指標(biāo)=Umax/U 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8中震下最大水平層間位移角限值/0 2.8 2.26 1.81

19、1.4 1.05 0.74 0.47小震下最大水平層間位移角限值/0 1 1/1.24 1/1.55 1/2 1/2.67 1/3.78 1/6通過以上調(diào)整后，可以看出結(jié)構(gòu)的整體抗扭轉(zhuǎn)能力得到了很大的提高，周期比和位移比都能滿足規(guī)范要求，設(shè)計合理。對于角窗結(jié)構(gòu)，宜在角窗處的樓板內(nèi)設(shè)置暗梁等措施以提高結(jié)構(gòu)端部的整體性。算例2 某超高層商辦樓，主樓41層，結(jié)構(gòu)高度為.m，地下室共層，深19.5m。結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土筒體和框架組成的鋼混結(jié)構(gòu)體系，框架由鋼骨混凝土(SRC)柱和鋼柱組成。本工程按度抗震烈度設(shè)防，建筑抗震等級按二級，因工程平面體形復(fù)雜，構(gòu)造措施按一級其結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示：算例2 工程

20、特點 本工程筒體剛度大，但延性較差。結(jié)構(gòu)初算側(cè)移很小，但平扭周期比偏大，在地震作用下質(zhì)心與其它角點以及與邊緣點的位移比亦不滿足要求。究其原因，因筒體偏離整個平面較大，中部聯(lián)接板帶尺寸過小。調(diào)整方法a、剪力墻核心筒開計算洞以降低剛度；b、結(jié)構(gòu)角部加水平隅撐以加強結(jié)構(gòu)邊緣節(jié)點的約束；c、薄弱層樓板加厚以提高樓板剛度，增加結(jié)構(gòu)水平的協(xié)調(diào)能力。d、筒體內(nèi)主要角部暗埋了豎向H型鋼，在周邊連梁內(nèi)暗埋H型鋼 ，以提高筒體的延性。結(jié)構(gòu)自振周期計算結(jié)果如下表所示： Mode No Period Angle Movement Torsion 1 4.8103 14.53 0.93 0.07 2 3.8697 97

21、.38 0.85 0.15 3 3.1442 136.60 0.23 0.77周期比：T3/T1=0.653；T3/T2=0.813；地震作用下的位移比均小于1.4；地震作用下的最大層間相對位移：X向為1/1220， Y向為1/1328?；局芷谧哉裰芷赥：結(jié)構(gòu)按某一振型完成一次自由振動所需的時間，是結(jié)構(gòu)固有的特性?；局芷赥1：結(jié)構(gòu)按基本振型完成一次自由振動所需的時間。通常需要考慮兩個主軸方向的和扭轉(zhuǎn)方向的基本周期。設(shè)計特征周期Tg：抗震設(shè)計用的地震影響系數(shù)曲線的下降階段起始點所對應(yīng)的周期值，與地震震級、震中距和場地類別等因素有關(guān)。場地卓越周期Ts：根據(jù)場地覆蓋層厚度H和土層平均剪切波速Vs

22、計算的周期，表示場地土最主要的振動特征。場地卓越周期只反映場地的固有特征，不等同于設(shè)計特征周期。場地脈動周期Tm：應(yīng)用微震儀對場地的脈動、又稱為”常時微動”進(jìn)行觀測所得到的振動周期。場地脈動周期反映了微震動情況下場地的動力特征，與強地震作用下場地的動力特性既有關(guān)系又有區(qū)別?；局芷谟嬎憷碚摲椒ǎ?1.單質(zhì)點體系結(jié)構(gòu) 2.多層建筑的能量法 3.等截面懸臂桿經(jīng)驗公式 E.1.1 一般情況 T1=(0.0070.013)H 鋼結(jié)構(gòu)可取高值，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可取低值。 框架結(jié)構(gòu)： T=（0.08-0.10）N 框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)：T=（0.06-0.08）N 剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)：T=（0.05-0.

23、06）N 其中N為結(jié)構(gòu)層數(shù)。 也可采用結(jié)構(gòu)分析得到的結(jié)構(gòu)第1平動周期。基本周期控制用PKPM的SATWE結(jié)構(gòu)整體分析后，一定要在分析結(jié)果的周期、地震力與振型輸出文件WZQOUT中校核自振周期T1是否在上述范圍。如果計算結(jié)果偏離上述數(shù)值太遠(yuǎn)，應(yīng)考慮工程的剛度是否合適，截面是否太大、太小，剪力墻數(shù)量是否合理，應(yīng)適當(dāng)予以調(diào)整。反之，如果截面尺寸、結(jié)構(gòu)布置都正常，無特殊情況而偏離太遠(yuǎn)，則應(yīng)檢查輸入數(shù)據(jù)是否有錯誤。3、剪重比建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010，5.2.5條，明確規(guī)定了抗震設(shè)計剪重比的概念： 5.2.5 抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下式抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地

24、震剪力應(yīng)符合下式要求：要求： VEKi Gj 式中： VEKi 第i層對應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層剪力 剪力系數(shù)，不應(yīng)小于表5.2.5規(guī)定的樓層最小地震剪力系數(shù)值，對豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù) Gj第j層的重力荷載代表值表5.2.5樓層最小地震剪力系數(shù)值 注：1 基本周期介于3.5s和5s之間的結(jié)構(gòu)，按插值法取值；2 括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。類別6度7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5s的結(jié)構(gòu)0.0080.016(0.024) 0.032(0.048)0.064基本周期大于5.0s的結(jié)構(gòu)0.0060.012(0.01

25、8) 0.024(0.036)0.048 水平地震作用計算確定地震作用的方法可分為靜力法、反應(yīng)譜法和時程分析法三大類。多自由度體系可以按振型分解方法得到多個振型，通常n 層結(jié)構(gòu)可看成n 個自由度，有n 個振型，則第j 個振型第i質(zhì)點的等效水平地震力 Fji jj Xji Gi （i ， n，j ， m）用各振型的地震力分別計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移，然后通過振型組合方法計算各個截面的內(nèi)力及各層位移即 SEK S剪重比確定原則剪重比確定原則扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5s結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5s的結(jié)構(gòu)，引入剪重比控制條件主要是為了在計算地震力過小時，提

26、高地震剪力，保證結(jié)構(gòu)在抗震時具有足夠的安全度。確定樓層最小地震剪力系數(shù)值時，針對扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5s的結(jié)構(gòu)，剪力系數(shù)取0.2_max 。 水平地震影響系數(shù)最大值地震影響6度7度8度9度多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震0.280.50(0.72)0.90(1.20)1.40基本周期大于基本周期大于3.5s的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（1）為了在設(shè)計計算地震力過小時，提高地震剪力，保證結(jié)構(gòu)在抗震時具有足夠的安全度。（2）對于長周期結(jié)構(gòu)，地震影響系數(shù)在長周期段下降較快，由此計算所得的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小。而對于長周期結(jié)構(gòu)，地震動態(tài)作用中的地面運動速度

27、和位移可能對結(jié)構(gòu)的破壞具有更大的影響，但規(guī)范所采用的振型分解反應(yīng)譜法尚無法對此作出估計。出于結(jié)構(gòu)安全的考慮，提出了對結(jié)構(gòu)總水平地震剪力及各樓層水平地震剪力最小值的要求，即規(guī)定了不同烈度下的水平地震剪力系數(shù)。 當(dāng)不滿足時，結(jié)構(gòu)總剪力和各樓層剪力均需要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或改變結(jié)構(gòu)布置以滿足要求（3）基本周期大于3.5s的超高層結(jié)構(gòu)一般高度較高，剛度較短周期結(jié)構(gòu)弱。剪重比不滿足要求，且底部剪力與要求相差較多時，說明結(jié)構(gòu)剛度弱，剛度應(yīng)予以增加。剪重比調(diào)整方法剪重比指標(biāo)規(guī)定了結(jié)構(gòu)總水平地震剪力及各樓層水平地震剪力的最小值，當(dāng)不滿足時，結(jié)構(gòu)總剪力和各樓層剪力均需要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或改變結(jié)構(gòu)布置以滿足規(guī)范剪重比要求。

28、當(dāng)?shù)撞考袅εc規(guī)范要求相差較少時（通常地震剪力達(dá)到規(guī)范剪重比85%），則可僅對剪力作調(diào)整；當(dāng)?shù)撞考袅εc規(guī)范要求相差較多時（通常地震剪力未達(dá)到規(guī)范剪重比85%），必須先進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度調(diào)整，使地震剪力達(dá)到規(guī)范剪重比85%以上，然后根據(jù)需要進(jìn)行剪力調(diào)整。調(diào)整結(jié)構(gòu)地震剪力調(diào)整結(jié)構(gòu)地震剪力當(dāng)?shù)撞考袅εc要求相差較少時（通常地震剪力達(dá)到規(guī)范剪重比85%），可僅對剪力作調(diào)整，實質(zhì)上是把剪力放大。放大的方法根據(jù)結(jié)構(gòu)基本周期處于地震反應(yīng)譜不同階段有所不同。剪重比調(diào)整當(dāng)結(jié)構(gòu)的基本周期位于設(shè)計反應(yīng)譜的加速度控制段時，各樓層均需乘以同樣大小的增大系數(shù)0/。當(dāng)結(jié)構(gòu)的基本周期位于設(shè)計反應(yīng)譜的位移控制段時，各樓層均需按底部剪力系

29、數(shù)差值0增加該層地震剪力FEKi=0 GEi。當(dāng)結(jié)構(gòu)的基本周期位于設(shè)計反應(yīng)譜的速度控制段時，增加值應(yīng)大于FEKi=0 GEi，頂部增加值可取按加速度控制段計算的頂層增加值F1，和位移控制段計算的頂層增加值F2的平均值；底部可取按位移控制段計算的增大值FEKi=0 GEi；其余中間各層增加值按線性分布取值。調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度當(dāng)?shù)撞考袅εc要求相差較多時（通常地震剪力未達(dá)到規(guī)范剪重比85%），必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置甚至結(jié)構(gòu)體系的調(diào)整，使之至少滿足規(guī)范剪重比85%的要求。實質(zhì)上是加大結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度，此時需要對結(jié)構(gòu)體系或構(gòu)件尺寸作較大的改變。 注意事項注意事項滿足最小地震剪力是后續(xù)抗震計算的前提，只

30、有調(diào)整到符合最小剪力要求才能進(jìn)行相應(yīng)的地震傾覆力矩、構(gòu)件內(nèi)力、位移等計算分析。剪重比調(diào)整后，原先計算的地震傾覆力矩、構(gòu)件內(nèi)力、位移等均需進(jìn)行調(diào)整。采用時程分析法計算的總地震剪力也需進(jìn)行剪重比調(diào)整。時程分析進(jìn)行的剪力調(diào)整應(yīng)與剪重比調(diào)整相互獨立并疊加。影響剪重比的因素影響剪重比的因素綜上所述，結(jié)構(gòu)體系內(nèi)在剛度決定了結(jié)構(gòu)的剪重比，這也是影響結(jié)構(gòu)剪重比最重要的因素。除結(jié)構(gòu)體系本身的剛度外還存在人為主觀因素和場地因素。人為主觀因素：剪重比調(diào)整時，計算地震剪力所采用的阻尼比、周期折減系數(shù)規(guī)范并未明確規(guī)定。例如：混合結(jié)構(gòu)阻尼比取0.035還是0.04；周期折減系數(shù)取0.85還是0.9。最終取值可以由設(shè)計者掌

31、握，但必須在合理范圍。減少阻尼比、減小周期折減系數(shù)可以增加地震力，在剪重比相差不多時，此方法可以增加結(jié)構(gòu)剪重比，從而避免了結(jié)構(gòu)體系的調(diào)整。場地因素：規(guī)范規(guī)定的剪重比樓層最小剪力系數(shù)不考慮場地土類別，對于同樣的結(jié)構(gòu)體系在不同的場地類別中計算的剪重比不同，在場地土較差的場地中，更易滿足剪重比要求。規(guī)范在制定剪重比指標(biāo)時宜適當(dāng)考慮場地因素對剪重比影響。算例3 剪重比調(diào)整一中學(xué)教學(xué)樓，乙類，框架結(jié)構(gòu)，4層，8 度0.2g，每層的重力荷載代表值均為10000kN，豎向規(guī)則，無薄弱層，假設(shè)調(diào)整前的剪力系數(shù)前=0.02。詳細(xì)解答：為了簡化計算，頂部附加水平地震不考慮，計算結(jié)果均列于后面表中。查抗規(guī)5.2.5

32、 條，最小剪力系數(shù)=0.032,即后=0.032 ， GE=4*10000=40000 ， FEk= 前*GE=800kN。周期 TTg T 位于加速度控制段（TTg），層間剪力調(diào)整最大；各樓層均需乘以同樣大小的增大系數(shù)，增大系數(shù)=后/前=1.6，結(jié)果列于表1。表1 加速度控制段計算結(jié)果周期 TTg 樓層 調(diào)整前Vek 調(diào)整后Vek Vek增量 調(diào)整前F 調(diào)整后F F增量 4 320 512 192 320 512 192 3 560 896 336 240 384 144 2 720 1152 432 160 256 96 1 800 1280 480 80 128 48周期T5TgT 位于

33、位移控制段（T5Tg），層間剪力調(diào)整最小，結(jié)果列于表2。0=后-前=0.012，F(xiàn)Eki0GEi表2 位移控制段計算結(jié)果周期T5Tg樓層 調(diào)整前Vek 調(diào)整后Vek Vek增量 調(diào)整前F 調(diào)整后F F增量 4 320 440 120 320 440 120 3 560 800 240 240 360 120 2 720 1080 360 160 280 1201 800 1280 480 80 200 120位于速度控制段(TgT5Tg）剪力調(diào)整介于兩者之間，其中頂層的剪力增量為第一種和第二種情況的平均，（192+120）/2=156，其余各層的剪力增量值，采用頂層的156、底層的480，中間

34、各層按照樓層線性內(nèi)插（480-156）/3=108，3層的剪力增量=156+ （ 4-3 ） /(4-1)*（480-156）=264，二層的剪力增量=156+（4-2）/(4-1)* （480-156）=372，結(jié)果列于表3。表3 速度控制段計算結(jié)果樓層 調(diào)整前Vek 調(diào)整后Vek Vek增量 調(diào)整前F 調(diào)整后F F增量 4 320 476 156 320 476 156 3 560 824 264 240 348 108 2 720 1092 372 160 268 108 1 800 1280 480 80 188 108算例討論上述算例采用的結(jié)構(gòu)底部非薄弱層，如果底部是薄弱層，將剪力系

35、數(shù)增大1.15 倍后=1.15*0.032=0.0368，即后=0.0368，采用這個后，相同的方法求算增大系數(shù)=后/前=1.84，用0=后-前=0.0168 即可重新求算，列表計算出來的結(jié)果依然符合上述結(jié)論，只是剪力增量略有增大。上面采用的前是未經(jīng)過任何調(diào)整過的剪力系數(shù)，只有比較未經(jīng)任何調(diào)整過的剪力系數(shù)，才能真正意義上知道這個結(jié)構(gòu)的剪力是否合適，才能反映出結(jié)構(gòu)平面豎向布置及各層的剛度是否合適。水平地震作用F 是外力范疇，屬于作用，各層剪力是內(nèi)力范疇，屬于效應(yīng)，不管如何調(diào)整各層剪力都是調(diào)整的內(nèi)力，內(nèi)力調(diào)整最終能不能反應(yīng)在結(jié)構(gòu)分析模型中，最終都要歸到外力是否被調(diào)整，即最終都是要調(diào)整結(jié)構(gòu)水平地震作

36、用F。算例4初始條件： 層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)高度暢米。地面粗糙度為 類，風(fēng)荷載體型系數(shù)暢，基本風(fēng)壓. （重現(xiàn)期 年，承載力設(shè)計時風(fēng)荷載效應(yīng)放大系數(shù).）抗震設(shè)防烈度 度，場地類別類。算例分析a1）改變設(shè)防烈度（類場地）在不同的烈度區(qū)，剪重比在基本滿足規(guī)范要求時，地震作用下的位移角相差很多。在低烈度區(qū)位移角遠(yuǎn)小于規(guī)范限值，而在高烈度區(qū)位移角則不能滿足規(guī)范要求，因此在高烈度區(qū)同等條件下控制位移角顯得更重要一些設(shè)防烈度 度 度 度地震作用下最大層間位移角1（第 層）（第 層） （第 層）底下 層 向剪重比.、 .、 .、 .、 .、.、.底下 層 向剪重比、 .、 .、 .、 .、.、.算例分析

37、b 2)改變剪力墻厚度（ 度設(shè)防，類場地）結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件截面的增加，結(jié)構(gòu)單位面積質(zhì)量增加，結(jié)構(gòu)整體剛度在加大，地震作用下的層間位移角減小，剪重比加大?？梢娫黾邮芰?gòu)件截面或數(shù)量，提高結(jié)構(gòu)剛度是改善剪重比的一個有效手段。但實際工程中由于使用功能及經(jīng)濟性等方面要求，通常對剪力墻的厚度和數(shù)量都有限制并不允許有過多的剪力墻存在。剪力墻厚度（） 地震作用下最大層間位移角 （ 第 層） （ 第 層） （ 第 層） （ 第 層）底下 層 向剪重比1.77 1.83 1.871.83 1.88 1.92 1.86 1.91 1.961.92 1.96 2.00底下 層 向剪重比2.02 2.08 2.122.0

38、7 2.13 2.182.11 2.17 2.222.17 2.23 2.27單位面積質(zhì)量（ ） 算例分析c3)改變場地類別 這組數(shù)據(jù)表明，類場地剪重比最大，類場地剪重比最小。建于類場地剪重比滿足規(guī)范要求時，高層建筑各項指標(biāo)（如位移、強度等）若滿足要求，則同一棟建筑建于類場地時，結(jié)構(gòu)安全是有保障的。但如何處理場地類別與剪重比的關(guān)系，有關(guān)規(guī)范還需深入討論。場地類別類場地類場地類場地地震作用下最大層間位移角 186 （ 第6 層） 4 （ 第9 層） 777 （ 第 層）底下 層 向剪重比1.40 1.45 1.481.83 1.88 1.92 2.36 2.44 2.50底下 層 向剪重比1.6

39、1 1.66 1.702.09 2.15 2.202.61 2.70 2.77算例分析d4）單位面積質(zhì)量改變單位面積重度是衡量結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面取值是否合理和樓層荷載是否正確的一個重要指標(biāo)。荷載的增加會使單位面積重度加大，則剪重比減小，位移角增加，反之亦然。一般高層建筑單位面積重度在 之間，多數(shù)在 。因此適當(dāng)?shù)目刂坪奢d可以使剪重比更容易滿足規(guī)范要求算例討論剪重比是結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制建筑安全的重要指標(biāo)。結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪重比達(dá)不到設(shè)計要求時可采用如下方法進(jìn)行調(diào)整： ）增加參與計算振型數(shù)，可將振型數(shù)定在 附近； ）在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)減小周期折減系數(shù)； ）加大結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件截面，加大結(jié)構(gòu)整體剛度； ）適當(dāng)?shù)臏p小單位面

40、積重度，精細(xì)化荷載，剪重比更容易滿足規(guī)范要求 ）加大全樓地震力放大系數(shù)。（此方法在剪重比達(dá)到規(guī)范限值以上方可使用）剪重比的調(diào)整僅反映在相應(yīng)樓層，不會向下層傳遞，若此處同時是薄弱層還應(yīng)乘以暢 的放大系數(shù)。但對長周期超高層建筑，考慮到反應(yīng)譜長周期段本身的一些缺陷，第一階振型參與質(zhì)量系數(shù)對計算剪重比的影響有可能大于剛度和質(zhì)量對計算剪重比的影響，導(dǎo)致計算剪重比偏小，并不一定是結(jié)構(gòu)剛度偏小或質(zhì)量偏大不能簡單用上述方法對剪重比進(jìn)行調(diào)整。4、剛度比建筑結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度及側(cè)向剛度比計算，是抗震設(shè)計時判斷結(jié)構(gòu)沿豎向是否發(fā)生剛度突變、是否存在柔軟層的重要依據(jù)。抗震規(guī)范第3.4.2 條、3.4.3 條的條文說明將結(jié)

41、構(gòu)側(cè)向剛度不規(guī)則的樓層稱為“柔軟層”，將豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)或樓層承載力突變的樓層稱為“薄弱層”。工程習(xí)慣上，除超限高層建筑工程外，一般將豎向不規(guī)則的樓層均稱為“薄弱層” ?？拐鹨?guī)范第3.4.2 條的規(guī)定，樓層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%時，則結(jié)構(gòu)屬于有薄弱層的豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15 的增大系數(shù)。 樓層剛度計算根據(jù)抗震規(guī)范和高層建筑規(guī)程的建議，建筑結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度有三種計算方法： 1）高層建筑規(guī)程附錄E.0.1 建議的“等效剪切剛度法” （簡稱剪切剛度法），Ki=GiAi

42、/hi； 2）高層建筑規(guī)程附錄E.0.2 建議的“等效側(cè)向剛度法” （簡稱剪彎剛度法），Ki= i/hi； 3）抗震規(guī)范第3.4.2 條、3.4.3 條條文說明及高層建筑規(guī)程第3.5.2 條條文說明建議的“層間剪力與層間位移之比”的方法，Ki= Vi/i。剛度比計算抗震設(shè)計時，對框架結(jié)構(gòu)，樓層與上部相鄰樓層的側(cè)向剛度比1不宜小于0.7，與上部相鄰三層側(cè)向剛度比的平均值不宜小于0.8；對框架-剪力墻和板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)，樓層與上部相鄰樓層側(cè)向剛度比2不宜小于0.9，樓層層高大于相鄰上部樓層層高1.5倍時，不應(yīng)小于1.1，底部嵌固樓層不應(yīng)小于1.5。 V為樓

43、層地震剪力； 為層間位移。 剛度比計算剛度比計算 一般情況下，采用抗震規(guī)范建議的方法，即上述的第3 種計算方法采用“層間剪力與層間位移之比”的方法計算結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度比時，一般要采用“剛性樓板假定”。 對于彈性樓板或板厚為零的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)計算兩次。在剛性樓板假定條件下計算樓層剛度比，并找出薄弱層；在彈性樓板假定條件下完成其余計算，并檢查原找出的薄弱層是否得到確認(rèn)。地下室頂板嵌固 判斷結(jié)構(gòu)的地下室頂板是否可以作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時，地下一層的樓層側(cè)向剛度與地上一層的樓層側(cè)向剛度，在方案設(shè)計階段，通常也采用剪切剛度法進(jìn)行計算。當(dāng)?shù)叵乱粚拥膫?cè)向剛度與地上一層的側(cè)向剛度之比不小于2（可按有效數(shù)字控制）

44、時，在滿足抗震規(guī)范第6.1.14 條其他構(gòu)造要求條件下，地下室頂板可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。 判斷結(jié)構(gòu)的地下室頂板是否可以作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時，地下一層的樓層側(cè)向剛度與地上一層的樓層側(cè)向剛度，也可以按高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程理解與應(yīng)用一書的建議，采用“層間剪力與層間位移之比”的方法計算，認(rèn)為基坑回填土對結(jié)構(gòu)沒有約束作用，反映結(jié)構(gòu)樓層的實際側(cè)向剛度。地下室嵌固要求 6.1.14滿足地上一層的柱底出現(xiàn)塑性鉸。采用提高地下室頂板梁和地下室柱頂?shù)氖軓澇休d力的方法來實現(xiàn)。(1)地下室頂板厚度不宜小于180mm 且無較大洞口。(2)地上一層側(cè)向剛度與地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不大于0.5，可計入相鄰不

45、大于20m 的地下部分結(jié)構(gòu)。(3)地下室柱截面每側(cè)縱向鋼筋面積，不小于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱筋面積的1.1倍（多出的縱向鋼筋不向上延伸，應(yīng)錨固于地下室頂板的框架梁內(nèi)），地下室抗震墻的配筋不應(yīng)少于地上一層抗震墻的配筋。 與地下室有關(guān)的抗震等級高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第 395 條：抗震設(shè)計的高層建筑，當(dāng)?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時，地下一層相關(guān)范圍的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下抗震構(gòu)造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應(yīng)低于四級；地下室中超出上部主樓相關(guān)范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級?？拐鸬燃壍?.9.6條：抗震設(shè)計時，與主樓連為整體的裙房的抗震等級

46、，除應(yīng)按裙房本身確定外，相關(guān)范圍不應(yīng)低于主樓的抗震等級；主樓結(jié)構(gòu)在裙房頂板上、下各一層應(yīng)適當(dāng)加強抗震構(gòu)造措施。裙房與主樓分離時，應(yīng)按裙房本身確定抗震等級。抗震等級當(dāng)?shù)叵率覟榇蟮妆P其上有多個獨立的塔樓時，若嵌固部位在地下室頂板，地下一層高層部分及高層部分受影響范圍以內(nèi)部分的抗震等級應(yīng)與高層部分底部結(jié)構(gòu)的抗震等級相同。地下一層其余部分及地下室二層以下各層（含二層）的抗震等級可按3.9.6條的方法確定。 算例5工程建設(shè)由兩座地下2層，上部32層的商住樓及l(fā)座l層的地下停車庫組成總建筑平面6萬m2。地下層為水池設(shè)備用房及自行車庫，首層業(yè)主考慮作商業(yè)用房要求大空間，故l層設(shè)計為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，2層及以上為住

47、宅。本工程抗震設(shè)防烈度為7度，為丙類建筑基本風(fēng)壓0.7kNm2，并考慮11的放大系數(shù)。建筑場地類別為類，場地卓越周期為033S。計算程序采用TBsA42和TBFEM。l號商住樓標(biāo)準(zhǔn)層、轉(zhuǎn)換層平面圖見圖。算例轉(zhuǎn)換層布置 算例結(jié)果抗側(cè)剛度、周期與位移。在方案及擴初階段，混凝土剪力墻數(shù)量較多，抗側(cè)剛度很大，周期短位移很小，因此將內(nèi)部混凝土剪力墻進(jìn)行很大程度的削減，核心筒處墻體只保留較完整的封閉墻體外墻則考慮到建筑功能因素，只將部分小墻肢改作填充墻。本工程為豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，為了減小轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度比，采取了下列措施： 盡量減小轉(zhuǎn)換層上剪力墻的厚度及數(shù)量； 增加下層剪力墻墻厚； 增加了轉(zhuǎn)換上

48、第l層的層高，由28m提高至3m； 提高轉(zhuǎn)換層下層混凝土的強度等級。最終轉(zhuǎn)換層上下層剛度比為： rl=181，r2=126。 框支梁的計算是在TBsA整體計算完后采用TBFEM進(jìn)行有限元分析，綜合分析后配筋。框支柱為短柱，因此應(yīng)嚴(yán)格控制其軸壓比基本為047，小于06的要求。提高柱的配箍率，按短柱全高加密。 5、位移比位移比是指樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移與本樓層平均值的比值。結(jié)構(gòu)平面剛度和質(zhì)量分布是否均勻、對稱，可以用結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的相對位置表示，二者相距較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)，在地震作用下，發(fā)生扭轉(zhuǎn)的可能較大，形成扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)。為了避免過大扭轉(zhuǎn)的影響。高規(guī)第3.4.5條：結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)

49、的影響。在考慮偶然偏心影響的地震力作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結(jié)構(gòu)及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。位移比調(diào)整方法結(jié)構(gòu)調(diào)整：只能通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距；調(diào)整方法如下：1）由于位移比是在剛性樓板假定下計算的，結(jié)構(gòu)最大水平位移與層間位移往往出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的邊角部位；因此應(yīng)注意調(diào)整結(jié)構(gòu)外圍對應(yīng)位置抗側(cè)力構(gòu)件的剛度，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距。同時在設(shè)計中，應(yīng)在構(gòu)造措施上對樓板的剛

50、度予以保證。2）對于位移比不滿足規(guī)范要求的樓層，也可利用程序的節(jié)點搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號簡圖”中，快速找到位移最大的節(jié)點，加強該節(jié)點對應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度。節(jié)點號在“SATWE位移輸出文件”中查找。也可找出位移最小的節(jié)點削弱其剛度，直到位移比滿足要求。水平位移按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計法要求，在承載能力極限狀態(tài)時，為防止高層建筑在重力荷載作用下產(chǎn)生二階P-厶效應(yīng)，使建筑突然倒塌，要求對水平位移進(jìn)行嚴(yán)格的限制。在正常使用極限狀態(tài)時，為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫和變形在允許范圍之內(nèi)、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等設(shè)施的完好性以及居住者的舒適度等要求，也必須對水平位移進(jìn)

51、行嚴(yán)格限制。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不同國家采用的水平位移限值是不同的。我國高規(guī)和GB5001120010建筑抗震設(shè)計規(guī)范H1(以下簡稱抗規(guī))中，采用了層間最大位移與層高之比Auh，即層間位移角p作為控制指標(biāo)，且不扣除整體彎曲轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的側(cè)移。因高層建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下幾乎都會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故樓層層間最大位移配的最大值一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)單元的盡端處。 水平位移限值高規(guī)規(guī)定在正常使用條件下，結(jié)構(gòu)的水平位移按風(fēng)荷載、地震作用(小震)下的彈性方法進(jìn)行計算，其限值見表l。表1樓層層間最大位移與層高之比的限值結(jié)構(gòu)體系 uh限值 鋼筋混凝土框架 1550鋼筋混凝土框架一剪力墻框架一核心筒板柱一剪力墻1800鋼筋混

52、凝土筒中筒、剪力墻 11000鋼筋混凝土框支層 11000多、高層鋼結(jié)構(gòu)1300對于一些特殊的結(jié)構(gòu)，高規(guī)和抗規(guī)要求對彈塑性位移角限值對于一些特殊的結(jié)構(gòu)，高規(guī)和抗規(guī)要求對其進(jìn)行罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗算。且對結(jié)構(gòu)薄弱層層問彈塑性位移提出了要求：厶upph，其限值見表2。表2層問彈塑性位移角限值 結(jié)構(gòu)類型 p 框架結(jié)構(gòu) 150 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一核心筒結(jié)構(gòu)、板柱一剪力墻結(jié)構(gòu) 1100 剪力墻結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu) 1120 框支層 1120 高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度是控制結(jié)構(gòu)水平位移的關(guān)鍵，控制結(jié)構(gòu)水平位移是為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)具有必要的剛度。當(dāng)水平位移不滿足要求時，一般通過增大抗側(cè)向力構(gòu)件

53、的剛度、調(diào)整抗側(cè)向力構(gòu)算例6工程由三層設(shè)備及人防地下室、五層商業(yè)裙樓及4個住宅塔樓（編號為14號樓）三部分組成，見總平面圖1。塔樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，在商業(yè)裙樓頂部進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換（如圖2所示），裙樓為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，整個建筑物形成大底盤，底層大空間的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級；抗震設(shè)防烈度為7度，地震加速度值為0.1g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為類，抗震設(shè)防分類為丙類。該工程經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后，依然屬于超限高層建筑結(jié)構(gòu)。其超限情況如下：一為高度超限:該工程首層層高6.0m，二層四層層高5.0m，五層層高6.0m，五層以上層高3.0m， 1、2號塔樓高度1

54、47m，3、4號塔樓高度149.1m；四個塔樓高度均超過120m，為超B級高度。二是結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則;三是結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)：四個塔樓均為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，剪力墻不連續(xù)。四是平面凹凸不規(guī)則:1、2號樓塔樓平面突出部分 0.39大于0.35，為平面凹凸不規(guī)則。五是屬于高位轉(zhuǎn)換：在第五層進(jìn)行梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。 平面示意圖 采取的方法與措施該工程結(jié)構(gòu)狀況復(fù)雜, 采取了如下主要分析方法與加強措施： 1)對關(guān)鍵構(gòu)件如加強區(qū)剪力墻框支柱、轉(zhuǎn)換梁、關(guān)鍵層連梁等，按兩個不同力學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的包絡(luò)值進(jìn)行設(shè)計。 2)采用合理的抗側(cè)力體系，均勻的剛度變化。該工程為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，針對轉(zhuǎn)換層上下抗側(cè)力構(gòu)件引

55、起的剛度差異，采取了加強落地筒體剪力墻等措施，減少沿結(jié)構(gòu)豎向的樓層側(cè)向剛度不規(guī)則。 3)選用兩組II類場地上的地震波和一組地震安全性評價報告所提供的場地人工波，對結(jié)構(gòu)作彈性時程分析，并將結(jié)果與反應(yīng)譜分析結(jié)果相比較，對反應(yīng)譜結(jié)果未能反映的情況加以專門的處理。 4)采用軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震下的彈塑性時程分析，以確保結(jié)構(gòu)滿足第二階段抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求。 5) 對結(jié)構(gòu)進(jìn)行中震作用下的關(guān)鍵構(gòu)件的承載能力校核。 6）針對1、2號樓扭轉(zhuǎn)位移比超限的情況，施工圖設(shè)計階段將加強外圍墻肢的水平筋，提高構(gòu)件抗剪能力，同時將扭轉(zhuǎn)超限樓層的外圍連梁提高配箍率、增加其抗扭筋，以提高結(jié)構(gòu)抗扭剛度和構(gòu)件延性。 7）標(biāo)準(zhǔn)層中間

56、電梯井附近樓蓋在地震作用下應(yīng)力集中較嚴(yán)重，采取加大板厚和加強配筋構(gòu)造的措施，以保證樓蓋的整體性和合理的水平傳力路徑。周期比各棟第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期之比均小于0.85。從表1可見：ETABS的周期比SATWE周期要小，表明SATWE計算的剛度略小，主要原因是軟件ETABS和SATWE軟件墻元構(gòu)造的差別。前者采用的時Wilson墻元，由兩側(cè)的邊柱和頂部的剛性梁以及平面內(nèi)的膜單元組成，后者采用殼元模型，單元剛度上ETABS略剛于SATWE?？傮w上，兩者的計算結(jié)果十分接近。 位移比該工程在地震作用、風(fēng)荷載作用下，樓層位移角的見表2: 1、2號樓在偶然偏心影響的地震作用下，最大扭轉(zhuǎn)位移比為1.30，屬扭轉(zhuǎn)I類不規(guī)則平面；3、4號樓在偶然偏心地震荷載作用下，最大扭轉(zhuǎn)位移比為1.20，屬扭轉(zhuǎn)規(guī)則平面；各塔樓在地震作用和風(fēng)荷載作用下層間位移角均小于1/800。 結(jié)構(gòu)水平位移結(jié)構(gòu)水平位移：兩種設(shè)計軟件計算所得的結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移見表3。該工程各棟轉(zhuǎn)換層以上均為剪力墻結(jié)構(gòu)體系，在場地的地震波作用下各樓層(以剪切變形為主的)平均有害位移小于整體平均位移的20%，遠(yuǎn)小于樓層整體平均位移的50%，也從側(cè)面證明了該工程結(jié)構(gòu)體系在水平作用下的變形是以彎曲變形為主的特性。 剪重比